Instituto de Investigación de Delin Capital: Discusión sobre la solución de expansión acumulada Ethereum Layer2

Rollup es similar a Plasma en cierto sentido, expandiendo Ethereum al migrar transacciones fuera de la cadena a cadenas laterales de Capa 2 protegidas por la red principal (es decir, Capa 1). En mayo de 2020, hubo un llamado "Jueves Negro" en la red Ethereum: Ethereum se llenó tanto que MakerDAO no pudo funcionar como se esperaba. En este caso, diferentes participantes pueden ofertar por "garantía no ...

En mayo de 2020, hubo un llamado "Jueves Negro" en la red Ethereum: Ethereum se llenó tanto que MakerDAO no pudo funcionar como se esperaba. En este caso, diferentes participantes podrían pujar por "activos con garantía insuficiente", lo que significa que un participante puede pujar por un valor de 4,5 millones de dólares en ETH a 0 dólares. La debacle de MakerDAO nos mostró las consecuencias de una escalabilidad insuficiente.

Como demostró el "Jueves Negro", este tipo de amenaza a la seguridad causada por la congestión de Ethereum se ha convertido en un problema muy serio en la actualidad.) Para resolver el problema de escalabilidad, estas soluciones utilizan esencialmente la cadena de bloques como un ancla de confianza.

La tecnología de expansión de Capa 2 migra las transacciones fuera de la cadena (a diferencia de la tecnología de expansión de Capa 1, que aumenta el rendimiento de transacciones de la cadena subyacente). Si se construye, una solución de escalado Layer2 puede aprovechar muchos de los beneficios de blockchain (seguridad, inmutabilidad, descentralización, etc.) y requiere menos concesiones y suposiciones.

Dos de las principales propuestas de escalado de Ethereum en los últimos años han sido las cadenas laterales (también conocidas como Plasma) y los canales estatales (una versión más general de los canales de pago que existen en la red de Bitcoin desde hace años). Recientemente, la solución Rollup ha atraído la atención del público, y el proyecto de Capa 2 basado en Rollup también ha tenido un gran progreso. En el último número, Delin Research Institute presentó la solución de expansión de Ethereum de Capa 2. El tema de este número es hablar sobre la solución de expansión de resumen que actualmente es popular en la comunidad de Ethereum sobre la base de comprender la Capa 2.

En primer lugar, ¿qué es Rollup?

Rollup es una solución de expansión de Capa 2 similar a Plasma, que toma prestados muchos conceptos de Plasma. Rollup es similar a Plasma en cierto sentido, expandiendo Ethereum al migrar transacciones fuera de la cadena a cadenas laterales de Capa 2 protegidas por la red principal (es decir, Capa 1). Ambos escenarios de escala implementan contratos inteligentes en la red principal que contienen todos los fondos depositados en la cadena lateral y prueba del estado actual de la cadena lateral. Los usuarios y operadores de cadenas laterales mantienen las cadenas laterales y se aseguran de que las transiciones de estado válidas se envíen al contrato de la red principal.

El concepto de Rollup se remonta a 2014, y Vitalik Buterin, el cofundador de Ethereum, lo llamó "Shadow Chain", es decir, la cadena de sombras. El fracaso de soluciones como Plasma y los canales estatales llevó a los desarrolladores a revisar Shadow Chain de Buterin (ahora conocido como Rollup). Si bien los canales de plasma y estatales pueden escalar a millones de transacciones por segundo, no son compatibles con los contratos inteligentes en esas aplicaciones relacionadas con DeFi.

Rollup se basa en la idea de "Shadow Chain" para lograr la disponibilidad de datos al hacer cumplir el estado fuera de la cadena y usar solo la cadena de bloques Ethereum. La publicación de bloques o la actualización de estado de Rollup solo publica algunos datos en la cadena principal de cada transacción a través de tx CALLDATA, lo que mejora el rendimiento y supera el problema del ataque de retención de datos de la cadena lateral.

Hay dos tipos de Rollup: Optimistic Rollup y ZK Rollup. Difieren en el enfoque que adoptan para garantizar la validez de los bloques de cadenas laterales. Para Optimistic Rollup, la validez está asegurada por pruebas de fraude y suposiciones de sincronía, mientras que para ZK Rollup, la validez está asegurada por pruebas de conocimiento cero.

¿Qué es el resumen optimista?

La idea de Optimistic Rollup fue propuesta por primera vez por John Adler en el Foro de Investigación de la Fundación Ethereum en julio de 2019, y Optimistic Rollup está más cerca del esquema de la idea original de la cadena de sombras. Los equipos que trabajan en Optimistic Rollup incluyen Optimism (anteriormente Plasma Group), Fuel Labs, Arbitrum, etc.

En Optimistic Rollup, hay dos jugadores principales: Agregadores (que cobran tarifas de red) y Validadores (cuyos incentivos son similares a los nodos completos de Bitcoin). Puede proporcionar transacciones casi instantáneas y contratos inteligentes, y no requiere tarifas de gas (excluyendo las tarifas cobradas por Agregadores). Con las firmas ECDSA existentes, la velocidad de transacción habilitada por Optimistic Rollup es de aproximadamente 100 tps. Si el método de firma se cambia a BLS, la velocidad de transacción se puede aumentar a 500 tps.

Optimistic Rollup se refiere a su uso de Ethereum Optimistic Virtual Machine (OVM), técnicamente hablando, es una integración de Ethereum Virtual Machine (EVM), que realiza un estado "optimista" de Capa 1 basado en la predicción del estado de datos de Capa 2. Podemos entenderlo de esta manera: en la cadena Optimistic Rollup Layer2, los usuarios tienen una máquina (OVM) para procesar transacciones y contratos inteligentes, y todas las operaciones diarias se realizan en la máquina Layer2; en la cadena Ethereum Layer1, los usuarios tienen un OVM Igual máquina OVM, pero no la usará a menos que ocurra una emergencia. Si alguien piensa que una operación de Layer2 OVM es fraudulenta, puede volver a ejecutar la operación en la computadora de Layer1 OVM para probar la autenticidad de la operación. Para convertirse en un nodo Optimistic Rollup Layer 2, un usuario (A) debe bloquear algunos fondos en un contrato inteligente de Capa 1 (convirtiéndose en un "Agregador de bonos"), si el usuario (A) tiene un desempeño deficiente y otros usuarios (B) finalmente prueban que la operación del usuario (A) es fraudulenta, se cortará el depósito del usuario (A), y el usuario (B) recibirá un depósito igual al monto reducido como recompensa.

Optimistic Rollup puede admitir pagos simples y contratos inteligentes complejos, y la mayor parte del código base existente se puede transferir fácilmente a Optimistic Rollup, por lo que Optimistic Rollup se considera una solución directa. Por otro lado, es relativamente más difícil migrar sin problemas los contratos inteligentes de la cadena principal de Ethereum a ZK Rollup.

¿Qué es ZK Rollup?

En resumen, ZK Rollup es una solución de escalado Layer2, en la que todos los fondos están en manos de contratos inteligentes en la cadena principal, mientras realiza cálculos y almacenamiento fuera de la cadena, y la validez de sus cadenas laterales se verifica mediante pruebas de conocimiento cero. Cerciorarse.

Barry Whitehat propuso originalmente ZK Rollup en 2018. Su garantía de seguridad es la misma que la de Layer1 subyacente (es decir, Ethereum), que puede producir bloques en un minuto y aumentar el rendimiento a 2000 tps. Los proyectos implementados por ZK Rollup incluyen Matter Labs y Starkware.

En lugar de esperar dos semanas para finalizar un bloque en la cadena oculta, ZK Rollup reemplaza el desafío del fraude con una prueba de conocimiento cero. Las cuentas y los saldos están representados por árboles de Merkle separados. Estas raíces de Merkle aseguran que nadie pueda falsificar datos. La raíz de cada árbol Merkle (uno para cuentas y otro para saldos) se almacena en un contrato inteligente en Ethereum que solo proporciona una "representación simple" del estado de la cadena lateral, todos los demás datos se almacenan fuera de la cadena.

ZK Rollup es como si estuvieras hablando con alguien (llamado repetidor) que crea bloques y actualiza el estado. El cambio de estado es hash, que es el proceso de entrada de SNARK (una prueba de conocimiento cero), que incluye la prueba de validez de cada transacción en el bloque Rollup. Las transacciones se agregan y solo el encabezado se firma y se compromete con la cadena principal. Por lo tanto, se reduce la cantidad de datos almacenados en la cadena Ethereum. Todas las firmas se reemplazan con pruebas de conocimiento cero conocidas como ZK-SNARK, que permiten la compresión de registros de transacciones agregados.

También se mejora el cómputo ya que la verificación de cada firma se reemplaza por un solo SNARK. Solo una pequeña parte de la información (las dos raíces Merkle de la libreta de direcciones y el balance/nonce, ambos de 32 bytes) se agregan a la cadena principal y representan solo una pequeña parte de los datos de transacciones publicados en la cadena a través de CALLDATA. Después de enviar una actualización de estado o bloqueo, los usuarios pueden verificar la validez de la prueba de conocimiento cero. Si la transacción desafiante le dice al contrato inteligente que algunos datos son incorrectos, el bloque eventualmente no será válido.

Estos desafíos se reemplazan por ZK-SNARK en ZK Rollups, donde es imposible enviar estados no válidos o incorrectos. El SNARK demuestra que esta serie de transacciones fue firmada correctamente por el propietario y que la actualización del saldo de la cuenta fue correcta desde la antigua raíz de Merkle a la nueva raíz de Merkle. Por lo tanto, es imposible que los repetidores cometan un estado no válido o manipulado.

ZK Rollup envía la prueba ZK-SNARK al contrato Mainnet Rollup. El contrato inteligente de mainnet luego verificará y aceptará cualquier prueba válida. Este proceso ocurre casi instantáneamente ya gran escala. En comparación, Optimistic Rollup siempre sacrificará algo de escalabilidad para adaptarse a los contratos inteligentes en la Capa 2, y su proceso también se retrasará un poco para que los usuarios tengan tiempo de desafiar los bloques no válidos de Bond Aggregator.

Por lo tanto, ZK Rollup también se considera una solución más prometedora a largo plazo. Si bien esta tecnología de escalado puede complementar Optimistic Rollup para permitir pagos simples, ya hay algunas Dapps que utilizan esta tecnología (como LoopRing) y se han logrado avances en la implementación del soporte de contratos inteligentes.

Los rollups tienen mucho potencial para Ethereum, pero aún quedan muchos desafíos por superar. El desafío de Rollup radica en la componibilidad de los servidores DeFi. Si hay diferentes Dapps en diferentes cadenas de resumen, el intercambio de información entre diferentes cadenas de resumen será más difícil que el intercambio de información en la cadena principal de Ethereum. Para mantener la componibilidad, los servidores DeFi deberán coordinarse y crear una masa crítica en cadenas acumulativas específicas. Si bien hay buenas señales de adopción de Rollup en las aplicaciones de Ethereum, la naturaleza "sin permiso" de las redes de cadena de bloques significa que no todos los usuarios o servidores adoptarán estas soluciones de Capa 2.

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